一种适用于水资源丰富地区的“源-荷-网-储”微电网制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于水资源丰富地区的“源

【技术实现步骤摘要】
一种适用于水资源丰富地区的“源
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荷
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网
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储”微电网


[0001]本专利技术属于新能源
，具体涉及一种适用于水资源丰富地区的“源
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荷
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网
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储”微电网。

技术介绍

[0002]确山县西南部位邻南阳市，属桐柏山、伏牛山余脉，天目山、薄山湖、薄山林场均位于此处，区域内分支河流较多，水资源丰富，目前此处10千伏配电线路长，供电质量差，主要由35千伏李新店变的李供1线路供电，常规供电方案为架设10千伏线路、安装变压器及低压供电线路，投资大、收益慢，随着居民客户对供电质量和供电可靠性要求的提高，常规供电方案无法满足居民客户供电质量和供电可靠性；因此，提供一种投资小、供电可靠、具备发电、供电及储能功能、提升供电能力的一种适用于水资源丰富地区的“源
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荷
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网
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储”微电网是非常有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种投资小、供电可靠、具备发电、供电及储能功能、提升供电能力的一种适用于水资源丰富地区的“源
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荷
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网
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储”微电网。
[0004]本专利技术的目的是这样实现的：一种适用于水资源丰富地区的“源
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荷
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网
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储”微电网，它包括微电网系统，所述的微电网系统包括资源数据汇聚单元、数据分析及模型服务单元和智能分析及可视化展示单元，所述的数据分析及模型服务单元包括微电网主动调峰服务能量管理模块、微电网经济技术最优化服务模块、综合能源系统物理及经济性服务模块和基于需求侧响应下微电网运行策略服务模块，所述的微电网主动调峰服务能量管理模块包括基于PTR激励的需求响应策略、电池模型和可再生能源模型，所述的综合能源系统物理及经济性服务模块包括独立型电力设备单元和耦合型电力设备单元，所述的独立型电力设备单元包括光伏DG模型、输配电网络模型和储能电池模型，所述的耦合型电力设备单元包括气
‑
电耦合模型、电
‑
气耦合模型、电
‑
热耦合模型、气
‑
热耦合模型、热
‑
冷耦合模型、电
‑
冷耦合模型、电
‑
热
‑
气耦合模型和电
‑
气
‑
热
‑
冷耦合模型，所述的基于需求侧响应下微电网运行策略服务模块包括需求侧响应策略模型和需求侧响应优化模型。
[0005]所述的基于PTR激励的需求响应策略包括直接负荷控制(DLC)、可中断/削减服务(I/C)、紧急需求响应(EDRP)、容量市场服务(CAP)以及辅助服务市场(A/S)等，目的都是减少高峰或系统紧急时刻的用电量，当微电网系统主动参与负荷需求侧管理及对系统调峰的影响可用图(6)表示，图中包含两条负荷曲线，一条不参与需求响应的负荷曲线，另一条参与需求响应后的负荷曲线，一天中用电高峰时段假设从T1时刻到T2时刻，图中阴影面积代表调峰减少的总电能，此时定义两个评估调峰服务效果指标，一个为峰值削减总量(PSQI),代表联络线峰值被削减的多少，另一个为峰值削减能力(PSAI)，代表联络线削减的电能占一天传输总量的比率，这两个指标可用来评估微电网系统参与主网需求响应的效果，具体为：
其中P
L
(t)和分别代表联络线t时刻参与需求响应之前和之后的功率，PSQI和PSAI可通过下式计算得到：所述的电池模型目的是补偿能源生产和需求的不平衡，其充放电状态为：Q
c
S
oc,min
≤Q
S
(t)≤Q
c
S
oc,max
，其中Q
S
(t)代表t时刻电池能量状态，Q
c
代表能量容量率，所述的S
oc,min
和S
oc,max
代表最小和最大充电状态值(0～1之间)，当电池充放电过程中，其充放电功率约束为：其中和代表充电和放电功率，和代表充电功率和放电功率的上限，因此，电池充电过程及能量状态为：其中Q
S
(t+1)代表t+1时刻电池能量状态，η
c
和η
d
分别代表电池充电放电效率，电池能量状态控制约束为：Q
S
(T)＝Q
end
，其中Q
S
(T)代表电池下一周期结束时能量状态，Q
end
是一个常数，表示电池在周期结束时不能为零，以便下个周期可用；所述的可再生能源依赖于气象预测数据，其上下限约束为：便下个周期可用；所述的可再生能源依赖于气象预测数据，其上下限约束为：其中P
iWT
(t)、P
iPV
(t)和P
iHL
(t)分别代表风电、光伏和水电在t时刻的输出，和分别代表风电、光伏和水电的输出的上限。
[0006]所述的独立型设备单元中的光伏DG模型具体为：P
PV
＝ξcosθη
m
A
P
η
P
，其中ξ表示光照辐射强度，θ表示光照在太阳能电板的入射角度，η
m
表示MPPT控制器的效率(主要受工作温度影响)，A
P
表示太阳能板的面积，η
P
表示太阳能板电池板的效率，同时，光度DG模型的经济模型可概括为其中C
PV
表示光伏DG模型的成本项(包含初始投资成本安装成本和运维成本)，B
PV
表示光伏DG模型的收益项，包含发电收益(即上网电量与上网电价的乘积)、卖电收益(即交易电量与交易电价的乘积)以及节约的购电成本(即自发自用电量与购电电价p
t
的乘积)；所述的输配电网络模型具体为：P
L
＝U
L
I＝P
L0
(1
‑
η
L
)＝U
L0
I(1
‑
η
L
)，其中P
L
表示流经输配电网络后的输出功率(等于输出端电压U
L
与工作电流I的乘积)，P
L0
表示输配电网络的输入功率(等于输入端电压U
L0
与工作电流I的乘积)，η
L
表示网络损耗(包含线路损耗和变电站损耗)，同时，输配电网络模型的经济性模型可概括为：B
EL
＝E
EL
p
EL
，其中C
EL
表示输配电网络模型的成本项(包
含线路投资成本运维成本以及变电站的投资成本和运维成本)，B
EL
表示输配电网络模型的收益项(等于输配电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于水资源丰富地区的“源
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荷
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网
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储”微电网，它包括微电网系统，其特征在于：所述的微电网系统包括资源数据汇聚单元、数据分析及模型服务单元和智能分析及可视化展示单元，所述的数据分析及模型服务单元包括微电网主动调峰服务能量管理模块、微电网经济技术最优化服务模块、综合能源系统物理及经济性服务模块和基于需求侧响应下微电网运行策略服务模块，所述的微电网主动调峰服务能量管理模块包括基于PTR激励的需求响应策略、电池模型和可再生能源模型，所述的综合能源系统物理及经济性服务模块包括独立型电力设备单元和耦合型电力设备单元，所述的独立型电力设备单元包括光伏DG模型、输配电网络模型和储能电池模型，所述的耦合型电力设备单元包括气
‑
电耦合模型、电
‑
气耦合模型、电
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热耦合模型、气
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热耦合模型、热
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冷耦合模型、电
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冷耦合模型、电
‑
热
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气耦合模型和电
‑
气
‑
热
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冷耦合模型，所述的基于需求侧响应下微电网运行策略服务模块包括需求侧响应策略模型和需求侧响应优化模型。2.如权利要求1所述的一种适用于水资源丰富地区的“源
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荷
‑
网
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储”微电网，其特征在于：所述的基于PTR激励的需求响应策略包括直接负荷控制(DLC)、可中断/削减服务(I/C)、紧急需求响应(EDRP)、容量市场服务(CAP)以及辅助服务市场(A/S)等，目的都是减少高峰或系统紧急时刻的用电量，当微电网系统主动参与负荷需求侧管理及对系统调峰的影响可用图(6)表示，图中包含两条负荷曲线，一条不参与需求响应的负荷曲线，另一条参与需求响应后的负荷曲线，一天中用电高峰时段假设从T1时刻到T2时刻，图中阴影面积代表调峰减少的总电能，此时定义两个评估调峰服务效果指标，一个为峰值削减总量(PSQI),代表联络线峰值被削减的多少，另一个为峰值削减能力(PSAI)，代表联络线削减的电能占一天传输总量的比率，这两个指标可用来评估微电网系统参与主网需求响应的效果，具体为：总量的比率，这两个指标可用来评估微电网系统参与主网需求响应的效果，具体为：其中P
L
(t)和分别代表联络线t时刻参与需求响应之前和之后的功率，PSQI和PSAI可通过下式计算得到：所述的电池模型目的是补偿能源生产和需求的不平衡，其充放电状态为：Q
c
S
oc,min
≤Q
S
(t)≤Q
c
S
oc,max
，其中Q
S
(t)代表t时刻电池能量状态，Q
c
代表能量容量率，所述的S
oc,min
和S
oc,max
代表最小和最大充电状态值(0～1之间)，当电池充放电过程中，其充放电功率约束为：其中和代表充电和放电功率，和代表充电功率和放电功率的上限，因此，电池充电过程及能量状态为：其中Q
S
(t+1)代表t+1时刻电池能量状态，η
c
和η
d
分别代表电池充电放电效率，电池能量状态控制约束为：Q
S
(T)＝Q
end
，其中Q
S
(T)代表电池下一周期结束时能量状态，Q
end
是一个常数，表示电池在周期结束时不能为零，以便下个周期可用；所述的可再生能源依赖于气象预测数据，其上下限约束为：
其中P
iWT
(t)、P
iPV
(t)和P
iHL
(t)分别代表风电、光伏和水电在t时刻的输出，和分别代表风电、光伏和水电的输出的上限。3.如权利要求1所述的一种适用于水资源丰富地区的“源
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荷
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网
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储”微电网，其特征在于：所述的独立型设备单元中的光伏DG模型具体为：P
PV
＝ξcosθη
m
A
P
η
P
，其中ξ表示光照辐射强度，θ表示光照在太阳能电板的入射角度，η
m
表示MPPT控制器的效率(主要受工作温度影响)，A
P
表示太阳能板的面积，η
P
表示太阳能板电池板的效率，同时，光度DG模型的经济模型可概括为其中C
PV
表示光伏DG模型的成本项(包含初始投资成本安装成本和运维成本)，B
PV
表示光伏DG模型的收益项，包含发电收益(即上网电量与上网电价的乘积)、卖电收益(即交易电量与交易电价的乘积)以及节约的购电成本(即自发自用电量与购电电价p
t
的乘积)；所述的输配电网络模型具体为：P
L
＝U
L
I＝P
L0
(1
‑
η
L
)＝U
L0
I(1
‑
η
L
)，其中P
L
表示流经输配电网络后的输出功率(等于输出端电压U
L
与工作电流I的乘积)，P
L0
表示输配电网络的输入功率(等于输入端电压U
L0
与工作电流I的乘积)，η
L
表示网络损耗(包含线路损耗和变电站损耗)，同时，输配电网络模型的经济性模型可概括为：B
EL
＝E
EL
p
EL
，其中C
EL
表示输配电网络模型的成本项(包含线路投资成本运维成本以及变电站的投资成本和运维成本)，B
EL
表示输配电网络模型的收益项(等于输配电量E
EL
与输配电价p
EL
的乘积)；所述的储能电池模型具体为：其中Soc(t)和Soc(t0)分别表示储能电池在t和t0时刻的剩余电量，δ表示储能电池的自放电率，Δt表示t0到t的时间跨度，P
ch
和P
dis
分别表示储能电池的充放电功率，η
ch
和η
dis
分别表示储能电池的充放电效率，同时，储能电池模型的经济性模型可概括为：其中C
STE
表示储能电池模型的成本项(包含初始投资成本安装成本运维成本以及充放电成本)，B
STE
表示储能电池模型的收益项(等于电池的放电电量与放电当时的电价的乘积)。4.如权利要求1所述的一种适用于水资源丰富地区的“源
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荷
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网
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储”微电网，其特征在于：所述的耦合型设备单元中的气
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电耦合模型具体为：其中P
FC
表示输出电功率，表示氢气消耗量，V
FC
表示电堆电压，N
FC
表示单体串联个数，F表示Faraday常数，z表示每次反应电子转移数，同时气
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电耦合模型的经济性模型可概括为：其中C
FC
表示气
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电耦合模型的成本
项(包含初始投资成本安装成本运维成本以及耗氢成本)，B
FC
表示气
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电耦合模型的收益项(等于出力电量与电价的乘积)；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：段冬东，王昊，张华伟，高静，王二林，刘科，喻鹏，吴艳春，朱静波，朱爱民，钟建华，朱志伟，齐喆，陈俊睿，孙灵玉，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司确山县供电公司，
类型：发明
国别省市：